火币又被抄作业，交易所矿池到底哪家强？
文字、数据及可视化 | Carol 编辑 | 毕彤彤
数据合作伙伴 | BTC.com 出品 | PANews
矿圈，对于很多人而言是个神秘且封闭的圈子。此前，PANews与腾讯新闻联合出品《矿圈围城》讲述轰鸣声响彻日夜的矿场背后，比特币“过山车”式行情之下，矿工、矿场主、矿机商、“倒爷”演绎的矿圈“江湖”。如果说，这些真实的故事只是矿圈的一个个缩影，那数据则可以还原矿圈2019年真实面貌。2019年矿圈赚到钱了吗？这个神秘的小众产业未来将如何发展？ 本文是《2019年比特币矿业数据回顾（上）》
PAData Insights:
1.全年算力增长143.59% 难度累计上调97.67%
2019年，比特币全网算力呈明显上涨趋势，全年算力涨幅达到143.59%，最高涨幅达到202.71%，截至12月31日，全网算力达到了98.77 EH/s。 从每月算力的增长趋势来看，币价处于快速攀升期的5月、6月，以及币价处于震荡调整期的9月是全年算力增长较快的时候。其中，6月全网算力共上涨了22.29%，是全年单月算力涨幅最高的一个月。
由于市场调节具有一定的滞后性，算力在6月快速上涨可能是因为矿工在4月底看到了明确的上涨信号后逐步入场的结果。这种滞后性的成因与市场突然由熊转牛时矿机生产商的产能调整，矿工购买矿机、布置矿机、运行矿机的时间有关。同样的，当币价开始震荡或下跌，算力也不会立刻下降，也有一定的滞后期。9月，币价进入震荡下跌通道，但算力仍然呈明显的上升趋势，但此后的10月和11月，算力不再持续上涨。这主要是因为矿工观望币价走势到调整挖矿行为之间存在一定的时间差。
PAData根据超额利润理论分析算力和币价的涨幅走势后认为，过去十年间，比特币的挖矿行业呈现了3年一轮的周期性规律，由1年左右的主盈利期和2年左右的调整期构成。2019年的矿业仍然处于3年周期中的调整期。 主盈利期是指由于一段时间内算力的增速小于币价增速，挖矿可获得超额利润的时期，反之挖矿利润下降属于调整期。2018年1月开始进入最新一轮的调整期，2019年矿业仍深处调整期，全年币价涨幅为88.21%，算力涨幅143.59%。
但第二季度由于币价持续上涨，涨幅超过同期的算力涨幅（下图中橙色函数的斜率＞蓝色函数的斜率），矿业迎来短暂的盈利期。但此后第三季度和第四季度，币价下跌，但算力仍然温和增长，矿业盈利压力增大。
如果把时间维度折叠到每个季度，算力和币价的变化趋势对比更加明显。2019年，除了第二季度以外，矿工们的盈利并不乐观。
比特币网络会根据算力的情况调整挖矿难度，这是维护系统相对稳定的一个制约机制。根据BTC.com的统计，2019年比特币网络全年累计上调难度20次，下调难度7次，累计上调难度97.67%。
其中，7月9日全网上调难度14.23%，是全年单次上调难度最大的一次，另外1月、5月、8月和9月均出现过单次上调10%以上的难度。相比上调，难度下调显得温和很多。全年只有11月8日下调了7.10%的难度，其余6次下调的幅度都在1%左右。在矿业周期中，币价上涨——算力上升——难度上调已经构成了一个有滞后性的因果连锁反应。
币价“阴晴不定”，难度不断上调，矿圈的生意越来越考验脑力。经营矿场数年的矿场主温哥（化名）此前接受PANews采访时表示，“比特币挖矿的门槛越来越高了，以前可以‘无脑’挖矿，现在都要做对冲才能稳定收益率。不然万一哪天行情崩了，机器又因为签了协议不能关，矿场就要承担很大损失了。”
2.BTC.com让位第一大矿池
大矿池聚集了市场上较多的算力，在出块上有天然的优势。从全年算力市场份额来看，BTC.com占据了比特币全网17.16%的算力，F2Pool和Poolin，分列二、三位，分别占据了全网12.21%和11.98%的算力。三大矿池构成了算力的第一阵营。
其次，AntPool、SlushPool、ViaBTC和BTC.TOP的全年平均算力占比都在5%以上，这四大矿池构成了比特币算力市场的第二阵营。
但是不同于交易所赛道中币安、火币、OKEx“三足鼎立”的稳定局面，矿池的竞争更激烈。
2019年，算力市场份额更替频繁。根据统计，2019年8月以前，BTC.com始终占据算力市场的主导地位，但8月以后，其算力市场份额开始下降，截至年末已经跌至第三位（这里对矿池算力的排名不计入Other），其12月的算力降至全网算力的13.49%。 同样走下坡路的大矿池还有AntPool，年初时以全网11.49%的算力占据第二位，但到年末时，其算力市场份额已经下滑至第四位，12月的算力份额约为10.54%，全年算力占比下降了8.27%。
另一方面，Poolin和F2Pool都在2019年完成了“逆袭”。Poolin年初时的算力只占全网的8.91%，在各大矿池中位列第六名。甚至在5月前，Poolin算力市场份额还有所下降，但5月后，其算力市场份额还是迅速提高。截至12月，Poolin已经成为全网最大的矿池，其算力市场份额达到了17.55%，全年算力份额涨幅约为96.97%。
F2Pool的算力变化轨迹和Poolin较为相似，其在年初时的算力约占全网的9.61%，在各大矿池中位列第四，而年末其算力已经占到全网的16.16%，是全网第二大矿池，全年算力涨幅约为68.16%。
另外值得关注的是，1THash&58COIN和BytePool在年末发展势头强劲。1THash&58COIN在12月时的算力市场份额达到了5.19%，超越Huobi.pool位列第6。BytePool在12月时也占据了全网4.32%的算力份额，虽然在大矿池中排名不高，但其份额与Huobi.pool和1THash&58COIN已相差不远。
结合超额利润理论下的矿业周期来看，2019年第三季度和第四季度的挖矿收益压力较大，所以尽管1THash&58COIN和BytePool在年末时占据了不错的市场份额，但并未赶上赚钱的好时候。这展现了矿业激烈的竞争的第二个方面，即不仅各大矿池算力份额更替频繁，而且虽然有更多的玩家入场想分得一块蛋糕，但实际上只有少部分矿池吃到了超额利润。
3.F2Pool和Huobi.pool踏准币价涨跌
2019年哪些矿池踩对了节奏，赚到了超额利润呢？
PAData统计了各大矿池全年每月出块数量，并分析了其与每月平均币价之间的相关性。
根据统计，全年平均算力占比最大的BTC.com，全年每月出块数量都高于500个，5月至8月更是月月出块800个以上。但BTC.com每月出块数量和月均币价之间的皮尔森相关系数只有0.47，呈微弱相关关系。这意味着，尽管BTC.com在第二季度吃到了超额利润，但其在挖矿营收压力较大的第一季度、第三季度和第四季度也保持了稳定地出块，这可能拉低了其全年营收水平。
今年完成算力份额“逆袭”的F2Pool完全踏准了节奏，其5月份以后每个月的出块数量都在500个以上，其中10月份出块数量最多，达到了745个。F2Pool每月的出块数量和月均币价表现出高度相关性，皮尔森系数达到了0.72。这基本意味着币价高的时候，F2Pool出块数量也多。不过，节奏踏得最准的却是Huobi.pool，其每月出块数量和月均币价之间的相关性达到了0.74。
而同样完成算力份额“逆袭”的Poolin却没有踏对节奏，其7月后的出块数量才稳定在500个以上，但那时币价已经不在继续上攻，而是进入震荡调整期了，所以，Poolin每月出块数量和月均币价之间的相关系数只有0.39，基本不相关。
2019年最“没节奏感”的矿池可能是Bitcoin.com和easy2mine，两个矿池的每月出块量和月均币价之间的相关系数分别为-0.63和-0.56，这相当于币价低的时候，两个矿池出块数量多，币价高的时候，出块数量反而低了。
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随着BTC的共识度越来越高，BTC“挖矿”经常被称作新时代的“淘金热”。围绕BTC挖矿已然形成了庞大的产业链，本文将力图展现BTC矿业的藏宝图。
近年来火热的“区块链”起源于神秘人物中本聪创建的BTC。通过竞争记账权获取新BTC的过程被形象地称为“挖矿”，是将网络协议规定的获取BTC的方式类比为物理世界的“淘金”或“挖矿”。BTC的挖矿经历了从CPU挖矿到GPU挖矿，再到FPGA挖矿，最终衍变为专业的ASIC矿机挖矿。ASIC矿机研制出来后，挖矿“军备竞赛”的序幕正式拉开。随着挖矿装备不断升级，BTC的全网算力也在不断攀升。
比特大陆、嘉楠耘智和亿邦国际三大矿商在BTC挖矿这场“淘金热”中赚得盆满钵满，成为名副其实的“淘金热时卖铲子”案例。
围绕BTC挖矿已然形成了一个庞大的产业链，从上游的矿机芯片制造，到中游的矿机生产，最后落实到矿场、矿池的“挖矿”行为。
矿场是挖矿硬件的集合，矿池是矿机产出算力的集合。矿工将自己的矿机接入到某个矿池，贡献算力到该矿池，共同挖矿以获取收益，收益按算力贡献进行分配。矿工通过矿池联合起来与其他矿池进行挖矿竞争，不仅可以使收益更加稳定，也可以避免运行全节点。云挖矿是指矿工直接向机构或个人购买云算力挖矿的方式，是参与挖矿的最方便快捷的方式。
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目录
1 区块链技术受到国家和互联网巨头的高度重视
1.1 作为国家战略技术的区块链
1.2 区块链起源于BTC
2 新时代的淘金热
2.1 靠算力“挖矿”的BTC
2.2 挖矿装备的升级之路
3 BTC矿业藏宝图
3.1 矿机生产商——淘金热时卖铲子
3.2 矿场——“淘金热”的最前线
3.3 矿池——团结就是力量
3.4 云挖矿——参与挖矿的极简模式
正文
1区块链技术受到国家和互联网巨头的高度重视
1.1 作为国家战略技术的区块链
2019 年 10 月 24 日下午，关于区块链技术发展现状和趋势的第十八次集体学习时强调，区块链技术的集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用；我们要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，明确主攻方向，加大投入力度，着力攻克一批关键核心技术，加快推动区块链技术和产业创新发展。
中国一直高度重视区块链技术。早在2016 年 12 月，区块链就已作为战略性前沿技术、颠覆性技术被写入《国务院关于印发“十三五”国家信息化规划的通知》中。
近年来越来越多的机构开始重视并参与研究区块链（Blockchain）技术。在互联网金融领域，区块链与人工智能（AI）、云计算（Cloud Computing）、大数据（Big Data）并列为四大革命性技术。BATJ（百度、阿里、腾讯和京东）等互联网巨头纷纷推出“ABCD（人工智能、区块链、云计算、大数据）”战略。
1.2 区块链起源于BTC
区块链技术起源于神秘人物中本聪创建的BTC，其本质上是一种多个参与节点共同维护的分布式账本（数据库），不依赖第三方，仅通过分布式节点进行网络数据的存储、验证和交流。与中心化的数据库相比，区块链具有防篡改、公开透明等特性。
2新时代的淘金热
2.1 靠算力“挖矿”的BTC
BTC网络是一个任何节点都可自由加入、不记名的区块链网络，通过巧妙的POW机制达成一个全部节点参与的、满足一致性的共识，实现了应用环境可信强度的一致性。中本聪在BTC白皮书《一种点对点的电子现金系统》中提出了POW共识机制，其核心思想是通过要求网络中的节点付出一定量的算力竞争记录区块的权利（即记账权），来保证共识的一致性。
在POW共识机制中，节点通过投入算力来争夺记账权。BTC的挖矿算法是SHA256算法，矿工们通过掌握的算力争夺BTC网络的记账权以获取BTC奖励，其原理如下：
矿工们对区块头（block_header）进行两次SHA256函数计算之后若小于难度目标（target_bits），即
SHA256（SHA256（block_header））
表明该矿工取得当前区块的记账权。否则，矿工们会改变随机数（nonce）值，直到满足上述不等式并取得记账权。
target_bits根据网络的难度进行设定，难度会在每生成2016个区块（约14天）后按规定算法进行调整，目的是保证网络中区块生成的时间间隔为10分钟左右。
SHA256 （x）表示Hash函数，x的取值范围被称为节点的搜索空间。POW机制中节点的搜索空间是所有正整数，由于Hash函数的特性，不等式左边可以认为是在Hash函数值域上均匀分布的随机变量，target_bits对于全体节点都是相同的，节点获得记账权的概率取决于其计算Hash的速度。
参与节点通过竞争记账权获取新BTC的过程被形象地称为“挖矿”，所谓“挖矿”是将网络协议规定的获取通证的方式类比为物理世界的“淘金”或“挖矿”。
BTC总量恒定为2100万枚，生成该区块的“矿工”节点将获得区块奖励，目前一共约有1800万枚BTC被“挖”出来。按BTC的网络协议，BTC“挖矿”的区块奖励每生成21万个区块（大约需四年）会减半一次，最初生成每个区块奖励50 BTC，经过两次减半后，目前已降至12.5 BTC。预计2020年5月，BTC区块奖励将迎来第三次减半。
2.2 挖矿装备的升级之路
BTC的挖矿经历了从CPU（中央处理器）挖矿到GPU（图形处理器）挖矿，再到FPGA（现场可编程门阵列）挖矿，最终衍变为专业的ASIC（专用集成电路）矿机挖矿。
中本聪的最初愿景是人人都可以使用自有算力（个人电脑CPU算力）参与到 BTC 的挖矿中来，从而构建一个非中心化网络。正如中本聪在BTC的白皮书上所言，“They vote with their CPU power（节点通过CPU算力来投票）”。
由于在POW共识机制中，节点获得记账权的概率与该节点拥有算力的比例相关，这意味着在挖矿总算力不变的情况下，单个节点的算力越大，获得BTC区块奖励的概率越大。2011年GPU开始取代CPU进行挖矿，和CPU相比，GPU的算力提高了数十倍。
FPGA矿机的算力性能与GPU矿机持平，功耗较低，但FPGA芯片产量不及CPU和GPU，且设备维护管理成本较高，需要专门编写挖矿程序，被淘汰的FPGA矿机的残值也较低。FPGA矿机最早出现于2011年，很快被ASIC矿机取代。
2012年下半年开始，专业的ASIC芯片矿机在FPGA的基础上被研制出来并量产，2012年BTC全网算力翻了一倍，至此，挖矿“军备竞赛”的序幕正式拉开，军团化作战的“矿场”开始登上历史舞台。
随着挖矿装备的不断升级，BTC的全网算力也在不断攀升，2019年9月19日，BTC挖矿算力突破100 EH/s，达到105 EH/s，目前回落到98 EH/s。当前 BTC 全网的运算速度相当于 66 台 Summit（世界上运算速度最快的计算机），154 台天河-2A（中国运算速度最快的计算机）。
3BTC矿业藏宝图
围绕BTC挖矿已然形成了一个庞大的产业链。从上游的矿机芯片制造，到中游的矿机生产，最后落实到矿场、矿池的“挖矿”行为。
3.1 矿机生产商——淘金热时卖铲子
随着BTC的价格不断攀升，BTC挖矿全部被专业ASIC矿机接管。目前市面上比较流行的矿机品牌有翼比特、蚂蚁矿机、阿瓦隆和神马矿机，分别对应亿邦国际、比特大陆、嘉楠耘智和比特微四大矿商。
2019年10月11日，作为龙头“矿霸”的比特大陆在官网正式发布蚂蚁矿机 S17+和T17+，S17+的标准算力高达73TH/s。新矿机具有算力高、功耗低、稳定性强等特点，有望进一步巩固比特大陆在矿机市场的领先地位。
根据比特大陆、嘉楠耘智和亿邦国际在2018年提交的招股说明书，三大矿商都在BTC挖矿这场“淘金热”中赚得盆满钵满，成为名副其实的“淘金热时卖铲子”案例。
根据嘉楠耘智在2019年10月28日向美国SEC提交的招股说明书，2017年、2018年、2019年上半年，其毛利率分别是46.2%、18.8%、3.9%，下滑明显，这背后与BTC的价格大幅下跌息息相关。
2019年11月22日，第二大矿机生产商嘉楠耘智经SEC批准，正式在纳斯达克交易所上市交易，成为首家成功上市的矿机生产商。
3.2 矿场——“淘金热”的最前线
2012 年专业挖矿的ASIC矿机问世，BTC挖矿正式进入“军团化作战”时代，ASIC矿机组成的矿场雨后春笋般涌现出来。
中国是BTC的主要产地。据CoinShares Research在2019年6月发布的报告，估测全球60%的BTC产自中国。在水电资源丰富的四川等地，有大量数千台矿机组成的小型矿场，亦不乏数万台矿机组成的大型矿场。电力成本通常是矿场选址的重要考虑因素，例如前苏联遗留的水电站附近、内蒙古荒漠地区燃煤发电厂附近均是矿场的聚集地。
矿场的背后既有像比特大陆这样的大财团，也有无数看好BTC挖矿收益的中小矿工。比特大陆的愿景是构建全球最大的挖矿业务，2019年10月18日，比特大陆在德克萨斯州宣布，将与洛克代尔市开发区（MDD）、DMG一起建立50兆瓦的矿场。
在人烟稀少电力丰富之地，成千上万台矿机在矿工们搭建的厂房里轰鸣着，处于“淘金热”最前线，在BTC下次减半前每天都会产出约1800枚BTC。
3.3 矿池——团结就是力量
矿场是挖矿硬件的集合，矿池是矿机产出算力的集合。
矿工将自己的矿机接入到某个矿池，贡献算力到该矿池，共同挖矿以获取收益，收益按算力贡献进行分配。由于目前BTC全网挖矿算力越来越高，单个矿工的算力占比很小（当前BTC的全网算力相当于129万台蚂蚁矿机 S17+共同运作所产生的算力），导致挖矿产出很不稳定，这时矿池便应运而生，矿工通过矿池联合起来与其他矿池进行挖矿竞争，不仅可以使收益更加稳定，也可以避免运行全节点（运行全节点需要下载维护近250 G的BTC账本）。
目前掌握算力较大的矿池主要有Poolin、BTC.com、F2Pool和AntPool。其中BTC.com和AntPool为比特大陆旗下的矿池。
3.4 云挖矿——参与挖矿的极简模式
所谓云挖矿是指矿工直接向机构或个人购买云算力挖矿的方式。例如在NiceHash平台上用户可以通过P2P的方式购买算力参与到BTC、ETH等多个通证的挖矿中来；比特小鹿（Bitdeer）通过打包矿机购买、物流、矿场选择、机器维护、矿池接入的复杂环节，为客户简化繁琐的挖矿步骤。
